井下扩眼技术及工具
64胜利钻井院随钻扩眼工具及技术
————————*国家十五攻关课题"复杂油藏配套钻井技术及关键装备研究"子专题"钻井扩眼技术研究与应用"部分成果.1 随钻扩眼工具及技术*马清明（胜利石油管理局钻井工艺研究院，山东东营257017） 摘要：基于随钻扩眼技术优势的分析，研究了机械式、液压式和偏心式随钻扩眼工具执行结构和扩眼总成的结构原理，并介绍了国内所开展的相关研究。
指出加强现有工具的适应性和匹配性研究，发掘各类工具的优势，优化执行机构、扩眼总成和水力结构、重视底部钻具组合力学特性的分析是今后发展和完善随钻扩眼工具及技术需要解决的几个关键问题。
关键词：随钻扩眼；随钻扩眼工具；结构原理；设计优化；现场试验 第一作者简介：马清明(1966～)，男，高级工程师，胜利石油管理局钻井工艺研究院副总工程师，石油工具研究所所长，1990年获石油大学（华东）说是学位，现为石油大学(华东)博士研究生，主要从事石油工具的研究和开发工作。
联系方式：zjymq m@ ，0546-8778223。
1前言随着对油气成藏机制认识的深化和油气田开发的深入，钻井遇到的问题越来越复杂，这些复杂问题的解决也越来越依赖于工具的发展和手段的完善，随钻扩眼技术正是基于这种背景提出和发展的。
所谓随钻扩眼技术就是采用随钻扩眼工具和常规钻头程序，在全面钻进的同时扩大井眼一种钻井技术。
实践表明，随钻扩眼技术在处理井下复杂情况、降低钻井综合成本、提高建井质量和安全性等方面具有显著的优势，随钻扩眼工具也正逐渐成为一种重要的石油钻井配套工具。
国内随钻扩眼工具及技术的研究刚刚起步，重视该项技术，就随钻扩眼工具这个关键环节开展针对性研究，对于提升我国钻井工程的实力具有重要的实际意义。
2技术优势分析扩眼技术实际应用的情况，其所表现的优势主要有以下几个方面一、降低钻井综合成本[1]在深井钻井作业中，为维持表层套管和防喷器足够的额定压力，又能使生产套管直径有多种改变，要求采用小间隙套管程序，研究表明，对于井深为4878m 的井, 采用小间隙套管程序比用普通套管程序节约钻井成本27 %。
井下扩眼工具的研究现状分析
2021年第3期0卷8页2021,50(3):8-16石油矿场机械OIL FIELD EQUIPMENT文章编号：1001-3482(2021)03-0008-09井下扩眼工具的研究现状分析黄韬，何世明，汤明，马日春，李华军，姚耕华(西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都610500S摘要：深层巨厚盐膏层的钻井安全和固井安全一直是制约盐下油气资源高效开发的技术瓶颈之一,突破这个瓶颈的关键技术之一是扩眼技术。
随着钻井技术的日趋进步，扩眼技术已成为一种用于解决井下复杂问题、优化井身结构的关键技术。
国内外在井下扩眼工具的结构、原理方面已开展过大量研究，并已形成商业化产品。
对国内外现有扩眼工具产品研究现状进行了调研分析，对不同扩眼工具按其工作原理和工作方式进行分类，并对工具的结构特点、工作原理、优缺点及其适用条件进行分析。
在此基础上，对扩眼工具的发展提出了展望。
该研究对扩眼工具的发展和推广应用具有积极的作用。
关键词：井下；扩眼工具；发展趋势中图分类号：TE921.2文献标识码：A doi：10.3969/j.issn.10013482.2021.03.002Analysis of the Research Status of Downhole Reaming ToolsHUANG Tao,HE Shiming,TANG Ming,MA Richun,LI Huajun,YAO Genghua{State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation,South-west Petroleum University,Chengdu610500>China)Abstract：The safety of drilling and cementing in the deep and thick salt-paste layer has been one of the technical bottlenecks restricting the efficient development of oil and gas resources under salty layer.One of the key technologies to solve these problems is reaming.With the increasing progress of drilling technology,reaming has gradually become a key technology for solving complex underground-wellbore problems and optimizing we ll structure.The structure and principle of downhole reaming tools have been studied extensively at home and abroad,and commercial productshavebeendeveloped.Theexistingresearchaboutthereamingtoolsandclassifydi f er-entreamingtoolswascarriedoutbytheirworkingprincipleand working mode.Thestructural characteristics,working principle,advantages and disadvantages of the tools and their applicable conditions were systematica l y analyzed.The prospect and development trend of reaming tool were also analyzed.This research provides references on the development,promotion and appii-cationofreamingtools．Keywords:downhole；reamer tool；developing trend收稿日期：2020-11-02基金项目：国家自然科学基金青年基金“基于水化进程的泥岩地层井壁坍塌机理研究”51904260）；国家自然科学基金面上项目“高温高压高含酸性气体的海相裂缝性地层溢流机理研究”51774247）；四川省科技计划“高温高压裂缝性地层重力置换溢流机理与工业化应用研究”2018JY0460）作者简介：黄韬（1996-）,男,四川德阳人，硕士研究生，研究方向为油气井工程力学，E-mail：Taocareer@。
深井综采工作面切眼刷扩技术
深井综采工作面切眼刷扩技术摘要：口孜东矿煤层埋藏深，地压大，该矿111307工作面切眼刷扩后断面大，顶板控制困难，通过合理的支护设计和严格的安全技术措施，保证了施工的安全和刷扩后的切眼的支护强度，为工作面安全顺利的安装设备打下了坚实基础。
关键词：深井；切眼；刷扩；锚网索（作者简介：王军（1985—），男，安徽颍上人，采矿工程师，2009年毕业于安徽理工大学采矿工程专业，现任口孜东矿生产办副主任。
）1概况口孜东矿第一水平标高-967m，自然地面标高为+23.52～+27.58m，该矿111307工作面切眼原支护为锚网索支护，上口标高-677m，下口标高-779m，宽5m,高4.8m,刷扩后宽9.5m，即在切眼西帮刷宽4.7m，原切眼巷道中心线到刷扩后西帮距离为7m,切眼长363.6m（斜距）。
2支护设计（1）采用工程类比法，根据111307工作面机巷、风巷地质情况、支护形式及矿压观测等资料，巷道采用锚网索+M钢带联合支护方式，锚杆规格为Φ22×2500mm，锚索采用Φ21.8mm钢绞线，锚固剂为MSZ2850型。
支护断面图见图1，锚网索支护参数见表1。
图1 111307工作面切眼刷扩断面图表1 锚网索支护参数表项目直径（mm）长度（m）间排距（mm×mm）间排距允许偏差锚杆222.5800×800±100mm锚219.1000×1600±100m（2）正常情况下采用戴帽点柱作为临时支护形式；当巷道围岩破碎采用超前锚杆作为超前支护，戴帽点柱配合护顶锚杆作临时支护。
戴帽点柱临时支护材料见表2。
表2 戴帽点柱临时支护材料表3支护质量与要求（1）刷扩后帮部到原巷道中线7000mm，允许偏差0～+100mm，施工控制尺寸7000～7100mm。
（2）断面净高4800mm，无腰线全高允许偏差为-50～+200mm，施工控制尺寸4750～5000mm。
长井段扩眼技术应用
长井段扩眼技术应用摘要：扩眼技术是一项非常规钻井技术，在现场扩眼作业中我们主要应用了两种扩眼技术，即使用牙轮钻头扩眼和使用扩眼器进行扩眼。
针对这两项扩眼技术，本文主要通过我胜利黄河钻井四公司施工的两口高难度井梁903井和高944井的扩眼施工情况，提出扩眼工具的优选方案，对扩眼施工中的难点，制定出合理的工程技术措施、并结合实际施工情况，说明了该技术方案的可靠性和实用性，为今后扩眼施工起到借鉴作用。
关键词：扩眼技术扩眼器一、概述随之深井和超深井的施工逐渐增多，钻井的施工难度也越来越大。
特别是施工过程中，在钻遇高压层、盐膏层、漏层等复杂地层时，往往需要下入套管封固，增加套管层次。
依据实际钻井井眼尺寸补下套管，往往造成完井井眼尺寸过小，给后期施工带来困难。
并且存在套管环空间隙小，固井质量无法得到保证等弊端。
应用扩眼技术对井眼经行有效扩大，是我们解决上述问题常用的方法。
目前，现场扩眼作业中常用的扩眼技术主要有两种，一种是使用牙轮钻头将井眼扩大，另一种是使用新型的扩眼器进行扩眼。
这两种扩眼技术在我公司施工的梁903井和高944井中分别得到了运用，并取得了良好的效果。
二、扩眼技术在现场施工中的应用2.1梁903井长井段扩眼技术应用梁903井钻进到井深1741米时，发生井漏，后被确定为沙四段顶部灰岩裂缝性漏失。
井漏后经多次堵漏都不成功，钻至1750米，漏失严重，下钻过程中发生卡钻（后解卡），本井采用原井身结构已经无法安全钻进下去，于是甲方决定下技术套管至漏层顶部后三开钻进处理井漏事故，保证井下钻进施工安全。
而这就需要把二开井眼从原来的?215.9mm扩眼到?311.2mm，方便下?244.5mm的技术套管。
根据梁903井井眼的实际情况决定分两个主要步骤来完成本井的扩眼任务：（1）先用?215.9mm牙轮钻头划眼到1715米起钻换钻头。
（2）再用?311.2mm牙轮钻头扩眼到1715米，下?244.5mm的技术套管后固井。
可实施随钻管下扩孔的近钻头扩孔器
可实施随钻管下扩孔的近钻头扩孔器Ξ卢玉东赵 炜(中原石油勘探局宏大化工总厂)(中原油田分公司信息中心)摘要 为了满足开采难度较大油气田开发的技术要求 ,大位移延伸井 、深水油气井和高压油气 井日趋增多 ,这类油气井在钻井作业中存在着许多问题 ,需要采取安全且高效的管下扩孔措施来解 决 。
美国 Security DBS 公司研制推出的新型近钻头扩孔器 (NBR ) 可随钻扩孔 ,减少起下钻次数和更 换井底组合钻具的频率 ,可以取代常规管下扩眼工具 ,是目前仅有的一种可与导向钻井系统配套使 用的钻大尺寸井眼的工具 。
介绍了这种近钻头扩孔器的作业原理 、结构特点 、应用范围及现场应用 情况 。
关键词 近钻头扩孔器 原理 特点 应用短作业时间之外 ,还可以明显地节省因处理井眼问 题而发生的费用 。
引 言作业原理与工具特点大位移延伸钻井作业的复杂性 、深水钻井作业 环境和高压油气井的钻井作业等都使安全高效的管 下扩孔作业面临日益加剧的技术难题 。
在类似的这 些钻井作业中 ,扩大井眼直径使其超过钻头尺寸可 以解决许多高耗资的钻井作业问题 ,例如盐层或页 岩的运移 、钻屑沉积物的形成和过量滤饼的形成 。
然而采用特殊设计的井底组合钻具 (BH A ) 实施常规 的扩孔工艺措施 ,往往要求多次起下钻柱 ,施工作业 耗时较长 。
由美国 Security DBS 公司研制推出的近 钻头扩孔器 (NBR ) ,由于可随钻扩孔 ,减少起下钻次 数和更换井底组合钻具的频率 ,故可以替代常规管 下扩眼工具 。
NBR 也是目前仅有的一种可与导向 钻井系统配套使用的完钻大尺寸井眼的工具 。
自 1999 年 中 期 以 来 , 这 种 工 具 投 入 了 工 业 应 用 ,用于完钻井径 121 ～ 432mm 之间的 7 种井眼井 段 ,可将井眼直径扩大 20 % 。
由于可以替代双喷嘴 钻头 ,NBR 可安装在 BH A 的任何位置 ,对钻具的可 控制性影响极小 ,并且在扩孔的同时不必中断钻井 作业 。
试论矿井下二3—15040扩切眼安全技术措施
试论平禹煤电公司一矿井下二3—15040扩切眼安全技术措施概要：井下爆破工作必须由专职爆破工担任，并持证上岗，严格按“操作规程”进行操作。
刮板输送机运行前，必须发出警号，严禁人员乘坐刮板输送机，更不允许在刮板输送机上运送物料、设备。
机头、机尾必须打上牢固可靠的压机柱或用地锚固定。
井下爆破工作施工前，全体施工人员必须对本措施进行贯彻学习。
一、施工准备1、施工前，必须备齐所用物料（高强让压锚杆、玻璃钢锚杆、W钢带、钢网、高强让压锚索、锚杆钻机、气腿凿岩机、风锚头、锚索盘、锚杆盘、力矩扳手等）。
2、施工前，用旧皮带或木板对开口处风水管路、机电设备等进行可靠性掩护。
3、施工前，清净作业地点周围杂物，保证退路畅通。
二、支护工艺1、施工方法：（1）扩切眼时采用气动手持式钻机或YT-28气腿式凿岩机打眼，煤矿三级乳化炸药配合1-5段毫秒延期电雷管爆破落煤，人工装煤经刮板输送机运输至二3-15040风巷650胶带输送机、620刮板输送机直接上五采区皮带下山胶带输送机经明斜井运出。
（2）扩切眼施工前必须在切眼内煤壁侧补打托棚进行超前支护。
（3）扩切眼施工时，采用自上而下靠巷道煤墙帮与原切眼顶板W钢带对接施工。
（4）扩切眼施工期间必须随工程进度在新切眼与原切眼采煤帮交岔处打设“#”字木垛，木垛规格为：长1.2m、宽1m，净间距3m（允许误差±200），允许误差顶部必须用木楔背紧。
木垛距工作面迎头不大于8m，木垛距扩切眼采煤帮1.1m，距原切眼老塘侧贴帮柱2.2m。
2、支护工序及要求（1）临时支护工序及要求工作面迎頭掘出空间后，开始铺联网，然后用两根2.8m单体柱将顶锚网托起至顶板，起到超前临时支护作用，单体柱间距600mm，距两帮各600mm。
（2）永久支护工序及要求对顶板进行临时支护后，验收员负责看线，并挂线量取巷道宽度，施工人员刷帮至设计宽度后，验收员按线量取并号定顶锚杆眼位；锚杆施工完后，同时将下一排的顶帮锚网按搭接要求提前上好并压在搭接段下，使用工具对顶帮锚杆进行紧固；工作面锚网支护完毕后进入下一个循环。
井下随钻扩眼技术及工具研究
井下随钻扩眼技术及工具研究引言井下扩眼钻井技术，是采用专门的扩眼工具和常规钻头程序，获得比常规井眼尺寸更大井眼的一种钻井技术。
分钻后扩眼和井下随钻扩眼两种方式，钻后扩眼是在钻完井眼后，再下入扩眼工具扩大已钻井眼，而井下随钻扩眼是下入随钻扩眼工具边钻边扩，在全面钻进的同时形成扩大井眼，此项技术被称为继随钻测量和随钻测井之后的又一重大技术突破。
近几年，钻井扩眼技术随着复杂工艺井及深井的增多，在国外的钻井领域得到了进一步的发展，各种类型的井下扩眼工具相继研制成功。
特别是随钻扩眼工具也逐渐成为国内外钻井研究领域的新亮点。
一随钻扩眼技术的工程意义1．可采用小间隙套管程序，降低钻井综合成本钻井扩眼可以减小套管柱之间的间隙，有效降低钻井综合成本，这在国外的许多钻井实践中已得到证实。
在深井钻井作业中，为维持表层套管和防喷器足够的额定压力，使生产套管直径有较大改变，需要使用小间隙套管程序（RCCPs即Reduced Clearance Casing Programs）。
实现RCCPs所采用的井下工具主要包括随钻扩眼工具和可膨胀稳定器。
随钻扩眼工具用于在钻完套管内的水泥塞之后，继续向下钻进，以获得所需要的大尺寸井眼，可膨胀稳定器则用于稳定大尺寸井眼中的底部钻具组合。
据国外资料报道，对于井深为4878m 的井，采用RCCPs比用普通套管程序节约钻井成本27%。
2．增加套管环空间隙，提高固井质量，并为后续作业创造有利条件通过井下扩眼技术，在增大环空间隙，提高了固井质量的同时，也可为后续的完井和采油等作业提供有利条件，如可给砾石填充完井提供更大空间等。
3．解决盐膏层、易缩井径地层所带来的勘探和钻井问题由于盐膏层蠕变和挤压可造成缩径和卡钻，引发严重的钻井事故，而且盐膏层蠕变和挤压也可造成下套管困难，固井质量差，容易挤毁套管，给后期的采油作业带来麻烦。
采用井下扩眼技术，扩大盐膏层井段的井眼，以抵消盐膏层蠕变所造成的位移，并增大水泥环厚度，提高固井质量和保护套管，解决了卡钻、缩径等技术难题，避免了钻井事故和后期完井难题。
煤层扩孔 Microsoft PowerPoint 演示文稿
煤层扩孔注意事项
7、煤层造台阶。煤层造台阶位置在煤层顶板 0.3-0.5m处，在此点应造台阶30-60min。在 造台阶开始时应记录下泵压、排量、扭矩。在 煤层扩眼钻速：1-3cm/min;转速10-15r/min。 在煤层扩眼出现憋死车时，应先停泵，施放反 扭力，上提钻具0.5-1m开泵待循环正常再恢 复扩眼。在旋转时应注意扭矩的变化，应把扭 矩限制器调制最低档。同时应观察返出物、泵 压变化。 8、在循环通井时，应注意泵压和扭矩的变化， 在煤层加尺速度要快，在起钻时应边起钻边开 泵循环，在上提遇阻时不能硬提硬扭。
煤层扩孔注意事项
9、在替清水时，应注意泵压扭矩的变化，应 把扭矩限制器调制最低档。上下活动钻具、低 速旋转，泵压一旦出现突然上升应尽量保证循 环，把清水替换成泥浆，缓慢划眼，待循环正 常以后再替清水。 10、在完成一项工序时，对起出的钻头、扩 眼器等都要进行分析，为下步施工做好准备。 11、焊井口。焊接点不能焊在套管接箍上。 并把井号、施工队编号焊在井口盖上。
煤层扩孔注意事项
4、下钻操作平稳，不得猛刹猛放，防止顿钻，注 意悬重的变化。下钻离阻流环1个单个时，要小排 量开泵循环至设计值，防止水泥混浆把钻头水眼堵 死。 5、钻阻流环时钻压要合适，加压不能太猛，防止 把钻头齿崩坏或破坏套管壁。观察返出物的变化， 在井口安装一块吸铁石。并把扭矩限制器调制最低 档。 6、在扩玻璃钢套管时要卡准煤层的位置，一般在 煤层顶板0.5-0.8m。泵的排量应由小至大，达到设 计排量，在旋转时应注意扭矩的变化，应把扭矩限 制器调制最低档。同时应观察返出物、泵压、变化。 转速10-25r/min,钻速2-4cm/min.
煤层扩孔技术
2011、7
煤层扩孔目的
为水平对接提供更大的把区。
UR600型扩眼工具施工方案
大北201井5 7/8″井段UR600扩眼工具现场施工方案新疆帝陛艾斯钻头工具有限公司刘松伟一、大北201井基本情况井号：大北201井承钻井队：华北70157 队二、大北201井工具准备情况工具名称：UR600工具到井数量：2 套配件：足够数量的配件三、UR600型扩眼工具的扩眼井段1、扩眼井段：根据甲方的要求，在规定井段进行5 7/8”井眼扩至7 1/2”的扩眼施工，扩眼井段长 m四、 UR600扩眼工具简介XJDBS UR600型扩眼器是一种液力作用的伸展刀臂的扩眼器，刀臂在液力的作用下伸出来扩大井眼尺寸，停泵时有一个复位弹簧将刀臂收回来。
UR600型扩眼器有两只刀翼，根据具体要求更换不同长度的刀翼后，可将井眼从158mm扩大到406.6mm。
扩眼器心轴(drive rod) 上有两个水眼位于刀翼正下方处，保证刀翼的有效冷却和清洁，在心轴的上端和下端分别装有一个喷嘴，调节上喷嘴尺寸的大小可以调节压缩复位弹簧的推力，调节下喷嘴尺寸的大小可以调节从刀翼处和从钻头处液体流出的比例，确保刀翼和钻头都获得充分的冷却和润滑。
根据地层的软硬的不同，可以选用不同的切削齿。
UR600扩眼器的上下连接扣型为3 1/2” IF。
五、UR扩眼工具主要参数：六、推荐钻具组合要求（以井上钻具组合为主）5 7/8＂钻头+UR600扩眼工具+4 3/4＂钻铤X17根+随钻震击器+4 3/4＂钻铤X2根+3 1/2＂加重钻杆X15根+钻杆七、水力参数计算结八、推荐钻井参数九、UR600扩眼工具操作程序及要求1井场设备验证要求井场设备参数读数准确（钻机和录井），尤其要求扭矩读数真实准确。
2水力参数设计及地面验证根据扩眼现场的实际井深、岩层、扩眼的尺寸等进行相应的水力参数设计。
确定相应的钻具组合。
地面验证：用专用工具在地面试UR600扩眼工具，验证刀翼收放是否正常；3．下钻3.1接UR600工具，按设计要求下入管串结构：6 5/8＂钻头+UR600扩眼工具+4 3/4＂钻铤X20根+4 3/4＂JAR+4 3/4＂钻铤X3根+3 1/2＂加重钻杆X15根+3 1/2＂钻杆X99根+5＂钻杆；3.2 下钻时要求平稳操作，为防止扩眼工具刀翼伸出损伤套管和扩眼刀翼上的PDC齿，在套管内下钻过程中不许开泵循环。
小井眼随钻扩眼技术
小井眼随钻扩眼技术作者：王荣军王宗亚蒋嘉琪王姗闫志强张军生来源：《环球市场信息导报》2012年第09期针对中原油田开窗侧钻井小井眼钻井井身质量差、钻速低、环空间隙小、盐膏层井段缩径、固井质量差等技术难题，探索采用合适的随钻扩眼工具：机械式扩眼工具、双心式随钻扩眼工具、压差式随钻扩眼工具、液压式扩眼工具、可扩眼钻头等，解决小井眼钻井的逐项问题。
该文对各种扩眼工具的结构原理、特性及现场应用情况进行的阐述，对小井眼钻井具有很好的指导意义。
随钻扩眼；井下工具；钻头；小井眼；中原油田中原油田开发区块已经进入开发后期，许多老井长期生产，井下套管出现问题，为了继续应用这些井进行生产和挖潜剩余潜能，只有进行开窗侧钻，造成侧钻井比例大幅上升。
但由于在5″套管内进行开窗侧钻，小井眼小间隙钻井，钻速低，井身质量差，影响固井质量。
为了提高固井质量、延长侧钻井寿命，采用随钻扩眼技术增大井眼与套管之间的环形间隙，增加水泥环的厚度和韧性。
随钻扩眼技术是采用随钻扩眼工具和常规钻头或者采用可扩眼钻头，在正常钻进的同时扩大井眼的一种技术。
随钻扩眼工具可以分两次或多次钻进完成大尺寸井眼段；可扩眼钻头可一次随钻扩眼到设计井径。
随钻扩眼技术的应用可提高井身质量，达到“无螺旋井眼”；增加套管环空间隙，扩大裸眼段环空尺寸，提高固井质量；解决盐膏层及其他易缩径地层所带来的完井风险。
近年来各单位自主研发了一系列扩眼工具，现场应用中取得了较好的效果。
1.随钻扩眼工具结构及应用机械式扩眼工具。
机械式随钻扩眼工具由上接头、八方组合、主体、刀片和扶正器等部件组成（见图1）。
其原理是在套管内钻进时，销钉不剪断，扩眼刀翼不张开，可用来钻掉套管内的水泥塞和套管鞋；当需要扩眼时，加压剪断销钉，使锥体下移，迫使刀片伸出，可进行扩眼钻进。
扩眼结束需要收回刀翼时，工具上提，锥体上行，靠锥体上的特殊机构可使刀片收回，顺利起钻。
设计特点：六方驱动和浮动机械剪切销钉设计，同心性和剧中稳定性良好，工作稳定，井斜控制能力强；不必专门再下一趟钻钻水泥塞和套管鞋，一趟钻即可解决问题；楔形刀翼/驱动轴配合，燕尾槽固定。
机械偏心式随钻扩眼器在渤海油田某调整井施工中的应用
机械偏心式随钻扩眼器在渤海油田某调整井施工中的应用摘要：规则、平滑的井眼状态以及较大的套管与裸眼尺寸间隙，对整个钻井工程中的起下钻、下套管、固井作业均有较好的意义。
随着渤海油田调整井的深入进行，大斜度井、大位移井等数量剧增，这给钻井作业带来井下安全的考验。
基于上述情况，渤海油田尝试采用扩眼技术，尤其近年引入机械偏心式随钻扩眼器，该工具对清除岩屑床、消除局部狗腿严重度、砂泥岩交接台阶等有较好的效果，同时将原井眼整体扩眼，有利于起下钻、电测以及下套管作业的顺利进行。
本文通过对机械偏心式随钻扩眼器结构、原理的介绍，以渤海油田某区域为例，进行应用分析，对比得出实际效果。
关键词：扩眼器;随钻偏心式机械装置;渤海油田0前言渤海油田从最浅的开发层位明化镇下段到最深的沙河街组乃至太古界潜山，均有普遍的共性难点问题，即井型难度高、井眼轨迹复杂，以及地层不均质性的存在，这些因素与钻井工程的现有技术局限性叠合后，使得井F情况更加复杂。
如何保证井况安全、如何有效做到起下钻、电测顺利、套管下入顺利、固井作业安全顺利是渤海钻井工程的关键问题，也是整个行业钻井技术的核心问题。
国内外各大油田均有尝试，扩眼技术便是解决相关问题的技术之一。
为此渤海油田尝试应用了机械偏心式随钻扩眼器。
1渤海油田的共性难点分析1.1井型复杂、定向井轨迹难度高统计数据显示，渤海油田近年来年钻井量中，50％以上为水平井或者大斜度井。
同时由于海上丛式井作业特点，几乎90％以上的定向井为三维井，在浅层需要防碰扭方位、在深层则更多的是中靶扭方位，井眼轨迹可谓复杂至极。
工程方面，渤海油田在上部井段一般使用螺杆马达钻具定向钻进，地层的局部不均质导致造斜率的不稳定，因而局部狗腿严重度也难以控制，定向钻具所带扶正器的消除效果有一定的局限性质，较高的局部狗腿严重度对起下钻、下套管均有一定的风险。
1.2携砂和井眼清洁问题轨迹的复杂也导致了钻井过程中携砂或者井眼清洁的难度，岩屑床的存在对大斜度井或者大斜度井段的井况安全有严重的影响。
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套管侧钻井扩眼技术的施工实例
井号:中原油田胡12-侧5井（51/2“主套管) 工具型号:YK-115液压伸臂式扩眼器（胜利油田钻井院） 井身参数：最大井斜420，最大造斜率67.82O/100m。 扩眼地层：沙3中段，砂岩、泥岩、页岩、泥质砂岩、
砂质泥岩 扩眼井段：1940-2420m，进尺480m，机械钻速13m/h。 扩眼前井径：实钻井眼Ø 118mm，最小Ø 100mm。 扩眼后井径：平均井径Ø 140mm。
✓ 井下扩眼配套技术是今后开展膨胀管技术、 套管钻井技术的基础和准备，具有较好的技 术延续性。
✓ 井下扩眼技术可以使套管更容易通过定向 井、水平井的造斜井段。特别是复杂三维定 向井、大位移井等复杂工艺井。
✓通过随钻扩眼技术钻出大井眼，减小起 下钻的井眼压力激动。
二、钻井工艺研究院的系列PDC扩眼器
套管下扩眼技术
钻后扩眼技术
在钻完井眼后，单 独下入扩眼工具进行扩 眼作业。
随钻扩眼技术
随钻扩眼工具匹配 全面钻进钻头，边钻边 扩，全面钻进和扩眼同 时进行
随钻扩眼技术
➢ 国外技术专家认为, 随钻扩眼技术的应用 成功，是继随钻测量、随钻测井之后的又 一大技术突破。
➢ 节约了起下钻次数，效率高，避免了钻后 扩眼所可能带来的一系列的施工问题。
一、井下扩眼技术的工程意义
✓可通过井下扩眼技术采用小间隙套管程序，降低成本
➢小间隙套管程序对于降低油井的成本是非常有效的。
在海上，由于要求在深井中油层套管尺寸尽可能地大， 而同时保持表层套管和防喷器有着足够的压力额定值， 可采用小间隙套管程序RCCPs(reduced clearance casing programme)。
➢需要下套管的情况下，采用钻井院研制的水力扩张式PDC
扩眼器井下单独扩眼，取得了明显的应用效果，已累计使用工 具58套、工具配件30多套。
4口井的扩眼井径的对比和效益分析
井名 扩眼前井径（mm） 扩眼前井径（mm） 井径(mm) 扩大率（%）
沙76井
Ø 160.02
Ø 181.80
21.80
13.60
✓可提高深井小井眼的固井质量（塔河油田）
➢塔河上亿吨油田的勘探开发规模在不断扩大和深入，其主力
油层是古生界奥陶系碳酸岩地层，油层埋深5400m以上，属 超深井，完井方式采用Ø 149.2mm裸眼完井或Ø 127.0mm 套管射孔完井，为了满足分层测试和采油、修井的要求，必须 下入Ø 127.0mm套管封固油气层，然后分层射孔和测试。但 Ø 149.2mm井眼和Ø 127.0mm套管间隙小，往往满足不了 分层测试的要求，固井质量差，甚至造成油井报废。
沙72井
Ø 164.21
Ø 175.79
11.58
7.10
沙74井
Ø 151.00
Ø 164.00
13.00
8.60
T601井
Ø 166.09
Ø 173.97
7.88
4.70
机械钻速对比图
机械钻速（m/h）
机械钻速对比图
3
2.77
2.5
2.44
2
2
1.5
1.35
1
0.77 0.86
0.5
0.26
0.44
YK系列液压伸臂式扩眼器
➢规格型号
工具外径 （mm)
Ø114 Ø142
扩孔直径 （118 Ø152
0 1
井次
1#井双心钻头随钻扩眼
2#井双心钻头随钻扩眼
3#井双心钻头随钻扩眼
4#井双心钻头单独扩眼
T601牙轮钻头机械钻速
沙-76井牙轮钻头机械 钻速 T601井PDC扩眼器机械 钻速 沙-76井PDC扩眼器机械 钻速
✓可以通过井下扩眼技术，扩大油层段井眼， 不仅提高了油层段的固井质量，给后续的完井 和采油作业提供有利条件。
➢ 特别是深井和超深井多的西部地区，解决现有的深井 技术难题，更是具有切实的现实意义，具有巨大的市 场潜力和需求。
✓可解决盐膏层蠕变和挤压所带来的勘探和钻井问题
➢众所周知，盐膏层蠕变和挤压可造成缩径和卡钻，引发严重
的钻井事故。
➢盐膏层蠕变和挤压可造成下套管困难，固井质量差，容易挤
毁套管。
➢常规的方法（1）早开泵、晚摘泵、勤划眼、严格控制钻速；
（2）增加钻井液密度，通过压差来防止盐膏层蠕变。但都没有 从根本上解决此类问题。
➢采用井下扩眼技术，扩大盐膏层井段的井眼，来抵消盐膏层
蠕变所造成的位移，从而增大了水泥环厚度，提高了固井质量 和保护了套管。
施工步骤示意图
沙84井具体应用情况（9001队）
❖采用钻井院研制的YK245型水力扩张式PDC扩眼器井下单独 扩眼。
➢以上数据均取自井径测井曲线
✓侧钻井采用扩眼技术，可增大完井管柱和提高固井质量
目前，51/2”套管侧钻井 由于主套管尺寸的影响，为
了保证固是井进质量一。步提高 侧钻井开发效 果的潜在手段
如果采用井下扩眼技术， 把Ø118mm井眼扩至 Ø140mm。
下入31/2”完井管柱
下入4”完井管柱，保 证了固井质量，又能提 高采收半径。
➢在当今石油天然气价格的挑战下，许多其他的油井
也必须考虑由小间隙套管程序来降低钻井成本。
小间隙套管程序和常规套管程序两种井设计的费用比较（以百万美元计）
小间隙套管程序
常规套管程序
节约
套管
1.02
1.75
0.73
泥浆
0.90
1.30
0.40
岩屑处理
0.02
0.03
0.10
水泥
0.60
0.80
0.20
井段（m）
原井眼 缩后井径 扩眼后井径
备注
5200~5232
81/2“
7“-8”
>81/2“
5445~5470
81/2“
6“
81/2“
一个单峰为6“
5490~5528
81/2“
7“-8”
>81/2“
5545~5575
81/2“
6“
7“-81/2“ 一个单峰为6“
30小时进尺162m，平均机械钻速5.4m/h。
钻井工具和注水泥工具
1.10
1.20
0.10
钻机费用
6.00
7.00
1.00
总共节省
2.53
国内深井小间隙套管程序和常规套管程序两种井身结构对比图
采用随钻扩眼技术 改变井身结构
✓减小了导管尺寸 ✓增加了生产套管尺寸 ✓可增加套管层次
市场和需求，技术经济分析及预测
➢ 由此可以看出，如果该项技术完善之后进行大范围推 广，可以说是对油田现行井身结构的一次意义非凡的 技术变革，同时也会引发钻井方式、工程设计以及完 井设计理念的更新，其潜在的经济效益、社会效益是 巨大的。